JPH08209373A

JPH08209373A - 電解装置

Info

Publication number: JPH08209373A
Application number: JP7135267A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Moriguchi; 哲雄森口; Shiro Yamauchi; 四郎山内
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-12-09
Filing date: 1995-06-01
Publication date: 1996-08-13

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は太陽エネルギーを電気エネルギーに
変換した直後に、その場で化学エネルギーの形に変換す
ると共に淡水を得ることによって付帯設備を低減した。【構成】透光性のドーム状構造体２０を水面に浮上さ
せると共に、ドーム状構造体２０と水面が形成する密閉
空間２１の水面１３ｂ上に太陽電池セル列１５を構成し
て浮上させる。太陽電池セル列１５に接続された電極１
６を海水中に浸積し、太陽電池セル列１５で発生した電
気を水中に導通して電気分解して水素ガスと塩素ガスを
発生させて各々を分別回収する。さらに電極間にアニオ
ン膜とカチオン膜で形成された通水路を形成し、これに
海水を通水することによって塩素イオンとナトリウムイ
オンを除去して淡水を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は太陽電池の起電力によっ
て海水、もしくは鹹水を電気分解して水素ガスを得ると
ともに海水、もしくは鹹水を淡水にする装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、太陽エネルギーを電気エネルギー
に変換して利用する場合、図９（ａ），（ｂ）に示すよ
うに複数の太陽電池セル１を太陽電池セル収納箱２に収
めて電気的に直並列に連結したものを発電ユニット３に
し、太陽光が集光できる角度に勾配を持たせた架台４を
地上に設置して、上記発電ユニット３が複数個これを固
定して電気的に直並列に連結して太陽電池５を構成し発
電していた。図９（ａ）は太陽電池５の側断面図、図９
（ｂ）はその正面図を示したものである。太陽電池セル
収納箱２の太陽光の照射面は透光性のよい透明板６で構
成され、集光効率を高めると共に太陽電池セル１の表面
汚損を防止している。

【０００３】図１０は上記太陽電池５で発電された電気
を集めて商用電力系統に連結して電力を利用するシステ
ムの構成例を示したものである。太陽電池５で発電され
た電気は整流器７を経て蓄電池８に蓄えられ、逐次パワ
ーコンディショナー９、切替器１０を経由して負荷１１
に供給されている。商用電源１２から負荷１１に給電す
る場合は、切替器１０を操作して太陽電池系統を切り離
し、商用電源１２に連系される。

【０００４】電気を使って海水、または鹹水を淡水にす
るものとして従来から電気透析法として知られている方
法がある。図１１は太陽光発電と商用電力を併用して電
気透析法によって海水、または鹹水を淡水にするシステ
ム例（太陽光発電ガイドブック、太陽光発電懇話会発
行、ｐｐ．２３）を示したものである。同図において、
電気透析缶１１ａを中心として濃縮タンク１１ｂ、製造
水タンク１１ｃ、脱塩水タンク１１ｄ、濾過器１１ｅ、
濾過水タンク１１ｆ、ポンプ類１１ｇからなる電気透析
系統１１ｈに太陽電池５、あるいは商用電源１２から直
交変換装置１２ａを経由して制御盤１１ｉに直流電力が
供給され、電気透析系統１１ｈに給電される。また制御
盤１１ｉには蓄電池８が連結され、電気透析系統１１ｈ
に変動のない均等な電力が給電される。

【０００５】太陽電池セル１は太陽電池セル収容箱２と
共に架台４に固定されているため、太陽光を直角に受光
する時間は短い時間帯に限定されており、大部分の時間
帯は斜めに受光している。図７（Ａ）に示すように強度
Ｒ₀の太陽光を受光面に直角の位置から角度θ傾いた位
置で受光した場合、受光量ＲはＲ＝Ｒ₀ｃｏｓθ………（１）に減少する。太陽光を高効率で集光するため太陽を追尾
する方法として特開昭５５−１１６６０１号公報に開示
された例として、図１２に示すように太陽電池５を洋上
の水面から離して配置し、太陽電池の受光面を太陽に正
しく向ける太陽追尾機能を水面下に持たせる方法が提案
されている。同図において、太陽電池５は浮き子１４ａ
の上部に固定され、洋上に配置されている。浮き子１４
ａの底部には抵抗板１４ｂが有り、その先端にスクリュ
ー１４ｃを取り付けて、太陽電池５の受光面が太陽と相
対向するように制御されている。なお１４ｄはロープで
あり、複数の浮き子１４ａを連結している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】太陽電池５による太陽
光発電、および太陽光発電によって得られた電力の利用
形態は以上の様に構成されていたため、太陽電池収納箱
２、架台４、等の機械的付帯設備や、商用電源１２と連
係するための電気設備、あるいは常時変動の無い一定給
電を行なうために、太陽電池５で発電された電気を一旦
蓄えて逐次給電するための蓄電池８、等の高額な電気設
備を必要とするため、発電電力当たりの設備費は従来の
火力発電に対し１０倍以上を必要としており、太陽エネ
ルギー利用形態としては設備費の点で経済的な難点が指
摘されていた。また、太陽光の集光効率を向上させるた
め太陽追尾機構が提案されているが、機構が複雑で設備
費の増大を招く難点があった。本発明は設備費を大幅に
低減でき、高効率で太陽エネルギーを利用できる形態を
提供して、従来の太陽エネルギー利用形態の経済性を改
善しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項１
は、透光性のドーム状構造体と、ドーム状構造体内の密
閉空間内の水面上に太陽電池セルを太陽に向けて浮かせ
て保持し、太陽電池が発生した電気を水中に導通する電
極を有する浮体と、浮体の下方垂直方向にガス体の流動
は阻止するがイオンは選択的に通過させる隔壁を電極面
に平行に設け、その隔壁を跨ぐように複数の太陽電池セ
ルのアノード電極とカソード電極を列状に取り付けると
共に、相隣る太陽電池セル列の極性は相隣る太陽電池セ
ル列の隔壁間で同じになるように配列し、隔壁内部、も
しくはその一部に通水路を設けると共に、隔壁のアノー
ド電極側の面、もしくはその一部はアニオンを選択的に
通過させるアニオン交換膜、カソード電極側の面、もし
くはその一部はカチオンを選択的に通過させるカチオン
交換膜で形成したものである。

【０００８】請求項２は、隔壁内部の通水路にアノード
電極、およびカソード電極の面に平行な上下方向に一
対、もしくは複数対のアニオン交換膜とカチオン交換膜
を交互に配列して、通水路を電極面に平行に複数に仕切
ったものである。請求項３は、相隣る太陽電池セル列の
間に集気ダクトを浮体に連結して配置し、仕切壁間で発
生する水素ガス、あるいは塩素ガスを分別捕集するよう
にしたものである。

【０００９】請求項４は、ドーム状構造体の壁面に水素
ガスを選択的に通過させる電気化学素子と、酸素ガスを
選択的に通過させる電気化学素子を複数配設したもので
ある。請求項５は、電気化学素子として固体高分子電解
質膜でできたプロント伝導体の両面に網状、もしくは繊
維状の金属鍍金電極を取り付け、ドーム状構造体内に漏
れ出た水素ガスをドーム外に通過させるように通電させ
たものである。

【００１０】請求項６は、透光性のドーム状構造体と水
面が密閉状に形成する空間に、水素ガス、塩素ガス、
水、等と反応せず化学的に安定な不燃ガスを封入したも
のである。請求項７は、窒素ガス、炭酸ガス、あるいは
これらの混合体である不燃ガスを封入したものである。

【００１１】請求項８は空気等の気体を給排気すること
によって膨張収縮自在の帯状浮体を浮体底面の両脇の一
部に取り付けたものである。請求項９は浮体に固定され
た太陽電池セルの太陽光受光面が太陽光に直角に向くよ
うに膨張収縮自在の帯状浮体の気体給排気量を制御する
ようにしたものである。

【００１２】

【作用】本発明は太陽エネルギーを電気エネルギーに変
換した後、これを商用電力系統に連系して利用すること
なく、電気エネルギーに変換した直後にその場で化学エ
ネルギーの形に変換する利用形態をとることによって附
帯設備費を低減する太陽エネルギー利用法とその装置を
提案するものである。

【００１３】

【実施例】

実施例１．図１は本発明に係わる電解装置の一実施例を
示したものである。同図において、海面１３ａに浮体１
４が浮いており、浮体１４には複数の太陽電池セル１が
列状に取り付けられて太陽電池セル列１５を形成してい
る。各々の太陽電池セル１にはアノード電極１６ａとカ
ソード１６ｂの一対の電極が接続されている。電極１６
ａ，１６ｂは浮体１４を貫通して海水中１７に達し海水
と接触している。

【００１４】浮体１４の底面にはその底面から垂直下方
に向けて図２（ａ）に示す隔壁１８を取り付けており、
アノード電極１６ａとカソード１６ｂはこの隔壁１８を
跨ぐ形で浮体１４に取り付けられている。図２（ａ）に
示す隔壁１８に関し、内部に矩形の通水路１８ａを形成
し、図示しないポンプ等の駆動手段により海水を通水路
１８ａに通水した後、図示しない淡水収納器に淡水を収
納している。矩形の通水路１８ａのアノード側の面はア
ニオンは通過させるがカチオンは通過させない機能を持
つアニオン交換膜１８ｂで構成し、カソード側の面はカ
チオンは通過させるがアニオンは通過させない機能を持
つカチオン交換膜１８ｃで壁を構成している。

【００１５】また列状に配列された隣合う太陽電池セル
列１５のアノード電極１６ａの列、およびカソード電極
１６ｂの列はアノード電極同志、およびカソード電極同
志が向き合うように配列され、浮体１４の底面から垂直
下方に向けて取り付けられている隣合う隔壁板１８が形
成する区間１７ａ、および１７ｂにはそれぞれ同じ極性
の電極が配列されるように形成されている。また、相隣
る太陽電池セル列１５の間には集気ダクト１９を浮体１
４に連結して配置している。

【００１６】浮体１４の材質、及び厚みは複数の太陽電
池セル１と電極１６、隔壁１８、および集気ダクト１９
の重量を海水面１３ａに浮かせて保持できる浮力を持つ
もので、海水に安定な材料であればどの様な材料でも良
い。

【００１７】太陽電池セル列１５、集気ダクト１９、等
が取り付けられ水面１３ａに浮いている浮体１４の集合
群の上部、及び側部を包囲する形で透光性薄膜、もしく
は透光性薄板で出来たドーム状構造体２０が水面１３ｂ
上に浮かせて配置されており、浮体１４の上面、および
海面１３ａとドーム状構造体２０の内壁２０ａ間で密閉
空間２１を形成している。

【００１８】ドーム状構造体２０を構成する透光性薄膜
もしくは透光性薄板は太陽光を低損失で透過させる必要
がある。図３はプラスチックの分光光線透過率曲線の例
を示したもので、横軸に光の波長、縦軸に光の透過率の
例を示したものである。これからドーム状構造体２０を
構成する材料は光の透過率のよいメタクリル樹脂、透明
ＡＢＳ樹脂、透明ナイロン、あるいは耐候性のよいポリ
カーボネート、等を設備条件に合わせて選択している。

【００１９】ドーム状構造体２０の側面には酸素ガスを
選択的に除去する機能をもつ電気化学素子２２ａが複数
個取り付けられている。電気化学素子２２ａの構成例を
図４（ａ）に示す。同図に示す素子は、例えば特開昭６
０−１１４３２５号公報および特開昭６１−２１６７１
４号公報に示された除湿素子の構成図で、これを酸素ガ
ス除去に利用しようとするものである。

【００２０】図４（ａ）において、２３はプロトンを選
択的に通過させるプロトン伝導体（固体高分子電解質
膜）、２４ａは陽極、２４ｂは陰極、２４ｃは樹脂製の
フレームである。ここでプロトン伝導体２３としては、
例えばデュポン（ＤｕＰｏｎｔ）社製のナフィオン（Ｎ
ａｆｉｏｎ）−１１７（登録商標）等のプロトン交換膜
（固体高分子電解質膜）が用いられている。プロトン伝
導体２３の表裏には白金鍍金が施されチタン、タンタ
ル、あるいはステンレスのメッシュ、あるいは繊維を給
電体とした金属鍍金電極２４ａ、２４ｂが固定され、端
面はフレーム２４ｃで保持されている。

【００２１】陽極２４ａ、陰極２４ｂの電極間に直流電
源２５から直流電圧を印加し、両極の面上で図４および
次式に示すように酸化／還元反応を起こさせ、全体では
陰極側の酸素ガスが陽極側に移動して陽極表面から大気
に放散する様にしている。陽極側：Ｈ₂Ｏ→２Ｈ⁺＋１／２Ｏ₂＋２ｅ^- 陰極側：２Ｈ⁺＋１／２Ｏ₂＋２ｅ^-→Ｈ₂Ｏ全体：Ｏ₂（陰極側）→Ｏ₂（陽極側）この反応によって、密閉空間２１側を陰極側にしておけ
ば、密閉空間２１側に漏れ出た酸素ガスを密閉空間２１
の外側に除去することが出来る。

【００２２】さらに、ドーム状構造体２０の側面には酸
素ガスを選択的に除去する機能をもつ電気化学素子２２
ａと共に、水素ガスを選択的に除去する機能をもつ電気
化学素子２２ｂが複数個取り付けられている。電気化学
素子２２ｂの構成は図４（ｂ）に示す様に電気化学素子
２２ａと同じ構造で、直流電源２５を逆に接続しただけ
のもので良い。この構成によって、両極面で次式で示す
酸化／還元反応を起こさせ、全体では陽極側の水素ガス
が陰極側に移動して陰極表面で大気中の酸素ガスと反応
して水を生成することによって水素ガスを消費する。陽極側：Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^- 陰極側：２Ｈ⁺＋１／２Ｏ₂（大気中）＋２ｅ^-→Ｈ₂
Ｏ全体：Ｈ₂（陽極側）→Ｈ₂Ｏ（陰極側）これによって、密閉空間２１側を陽極側にしておけば、
密閉空間２１側に漏れ出た水素ガスを密閉空間２１の外
側に除去することが出来る。

【００２３】次に実施例１の作用動作について説明す
る。図１において太陽から太陽光２６ａがドーム状構造
体２０の上部から照射されると、ドーム状構造体２０は
透光性薄膜もしくは透光性薄板で構成されているため太
陽光２６ａはこれを透過し、透過太陽光２６ｂが太陽電
池セル１に照射される。

【００２４】複数の太陽電池セル１の表面上部は透光性
薄膜、もしくは透光性薄板でできたドーム状構造体２０
で包囲されているため、これによってダスト、水滴等の
付着による表面汚損から太陽電池セル１を保護してい
る。

【００２５】太陽電池セル１は透過太陽光２６ｂの照射
を受けて、その強度に見合った電気を発生する。発生し
た電気はアノード電極１６ａ，カソード電極１６ｂに供
給され、各々の電極に電圧が作用する。海水にはカチオ
ンであるナトリウムイオン（Ｎａ⁺）とアニオンである
塩素イオン（Ｃ１^-）が含まれており、これらのイオン
を除去すると海水を淡水に変えることが出来る。

【００２６】隔壁１８の内部には矩形の通水路１８ａが
形成され、海水が流れている。矩形の通水路１８ａのア
ノード側の面はアニオンは通過させるがカチオンは通過
させない機能を持つアニオン交換膜１８ｂで構成し、カ
ソード側の面はカチオンは通過させるがアニオンは通過
させない機能を持つカチオン交換膜１８ｃで壁が形成さ
れ、アノード電極１６ａとカソード１６ｂの間に設置さ
れている。両電極に電圧が印加されると、カチオンはア
ノード電極１６ａ側に移動し、アニオンはカソード側に
移動するため、海水が通水路１８ａを通過する間にイオ
ンが除去され、淡水が生成される。

【００２７】また両電極とその間の海水が形成する閉回
路の中を電流が流れる間に海水を電気分解して次式で示
される化学式に基づいてアノード電極１６ａで塩素ガ
ス、カソード電極１６ｂで水素ガスを発生する。アノード電極：２Ｃｌ^-→２ｅ^-＋Ｃｌ₂↑ カソード電極：２Ｈ₂Ｏ＋２ｅ^-→２ＯＨ^-＋Ｈ₂↑ 全体：２Ｈ₂Ｏ＋２Ｃｌ^-→２ＯＨ^-＋Ｈ₂↑
＋２Ｃｌ₂↑ 発生した塩素ガスと水素ガスは矢印Ａ、Ｂに沿って流れ
るが、複数の太陽電池セル１が形成する太陽電池セル列
１５の相隣る列の間には集気ダクト１９が配置されてい
るため、浮体１４に設けられた通気孔２７を通して集気
ダクト１９に流れ込む。

【００２８】また列状に配列された隣合う太陽電池セル
列１５のアノード電極１６ａの列、およびカソード電極
１６ｂの列はアノード電極同志、およびカソード電極同
志が向き合うように配列され、浮体１４の底面から垂直
下方に向けて取り付けられている隣合う隔壁板１８が形
成する水域１７ａ、１７ｂには各々同じ極性の電極が配
列されるように形成されているため、隣合う隔壁板１８
が形成する水域１７ａでは塩素ガス、また水域１７ｂで
は水素ガスが単独で発生するため塩素ガスを集める集気
ダクト１９ａ、水素ガスを集める集気ダクト１９ｂで各
々を分離回収することが出来る。

【００２９】太陽電池セル列１５のアノード電極１６ａ
の列が配列されている区域１７ａ、およびカソード電極
１６ｂの列が配列されている区域１７ｂで発生する塩素
ガス、および水素ガスは上記のように集気ダクト１９
ａ、１９ｂで各々を分離回収されているが、ドーム状構
造体２０で包囲されている密閉空間２１に漏れ出て来た
場合には、水素ガスは可燃ガスであるため密閉空間２１
内に酸素ガスが含まれている場合には発火する可能性が
ある。

【００３０】一般に水素ガスの空気中での可燃性・爆発
性として４〜７５％の水素ガス濃度が爆発範囲とされて
いる。これから燃焼を起こすことの無い様、密閉空間２
１の内部の水素ガスを爆発範囲以外の濃度になる様、そ
れらの濃度管理を厳重に行なう必要がある。そのため窒
素ガス、あるいは炭酸ガス等の水素ガス、塩素ガスある
いは水等と反応しない化学的に安定な不燃ガスを密閉空
間２１内に充填すると共に、ドーム状構造体２０の側面
に上述の酸素ガスを選択的に除去する機能を有する電気
化学素子２２ａを取り付け、外気が密閉空間２１内に侵
入してきた場合でもそれに含まれる酸素を系外に除去し
て密閉空間２１の内部を酸素ガスの無い環境に維持する
と共に、水素ガスを選択的に除去する機能を有する電気
化学素子２２ｂを複数個取り付け、ダクトから密閉空間
２１に漏れ出た水素ガスを電気化学素子２２ｂの作用で
外部に取り出す様にしている。

【００３１】上記密閉空間２１内に充填する不燃ガスは
水素ガス、塩素ガス、および水等と反応しない化学的に
安定な不燃ガスであれば何でも良く、特に入手し易いも
のが良いが、窒素ガスは大気の空気を密閉空間２１内に
充填した後、電気化学素子２２の選択的酸素除去機能に
よって特別の設備を必要としないで簡単に大気の空気か
ら窒素ガスを得ることが出来る。

【００３２】また、上記密閉空間２１内に充填する不燃
ガスとしては入手し易いものが良いが、生成された水素
ガスに不燃ガスが混入した場合、これを分離除去し易い
ものが好ましい。炭酸ガスが生成された水素ガスに混入
した場合には、その混合ガスを石灰水で洗浄することに
よって、次の（１）式で示す化学反応によって生成ガス
から炭酸ガスを化学的に分離除去することが出来る。Ｃａ（ＯＨ）₂＋ＣＯ₂→ＣａＣＯ₃＋Ｈ₂Ｏ………（１）

【００３３】実施例２．実施例１では隔壁１８に形成さ
れる通水路１８ａは、図２（ａ）に示すように１本で構
成されているが、これを図２（ｂ）に示すように通水路
１８ａの中にアニオン交換膜１８ｂとカチオン交換膜１
８ｃを交互に電極１６の面と平行に配列して通水路１８
ｄ、１８ｅを形成するようにしてもよい。この場合、ア
ニオンおよびカチオンは図示の矢印に沿って移動するた
め、通水路１８ｄではイオンが除去されて淡水となり、
通水路１８ｅではイオンが集積されて濃縮食塩水とな
る。

【００３４】実施例３．実施例１ではドーム状構造体２
０の側面には酸素ガス、あるいは酸素ガスを選択的に一
方方向に通過させる機能を有する電気化学素子２２を複
数個取り付け、密閉空間２１内に外気が侵入してきた場
合、それに含まれる酸素ガス、あるいはダクトから漏れ
出た水素ガス等は電気化学素子２２の作用で密閉空間２
１の外側に取り出し、密閉空間２１の内部は不燃ガスが
充満した状態にして漏れ出た水素ガスによる引火、ある
いは発火等に対する防災対策を講ずる様にしているが、
電気化学素子２２の取り付けを止めてドーム状構造体２
０と浮体１４、および水面１３ａが形成する密閉空間２
１の内部に外気を吹き込んで水素ガス濃度が十分に小さ
い値に保持できる様にガスの濃度管理を行うようにして
もよい。

【００３５】実施例４．実施例１では密閉空間２１の内
部に漏れ出た水素ガスをドーム状構造体２０の壁面から
大気に除去する例を示したが、漏洩ガスと不燃ガスの混
合ガスを図５に示すようにガス循環器２８、ガス循環ダ
クト２９等で循環経路３０を構成し、その中に上記電気
化学素子２２を取り付け、混合ガスを循環させる過程で
漏洩ガスを矢印Ｃで示すように循環経路３０から分離除
去するようにしてもよい。この場合、漏れ出た塩素ガス
を除去する必要がある場合は、図示はしないが石灰水を
循環ガスを洗浄する機能を系統に付加して、次式で示す
化学式に基づいてこれを洗浄除去できる。Ｃａ（ＯＨ）₂＋Ｃｌ₂→ＣａＣｌ₂＋Ｈ₂Ｏ

【００３６】実施例５．図６は本発明に係わる電解装置
の他の実施例を示したものである。同図において、海面
１３ａに浮体１４が浮いており、浮体１４には複数の太
陽電池セル１が列状に取り付けられて太陽電池セル列１
５を形成している。各々の太陽電池セル１にはアノード
電極１６ａとカソード１６ｂの一対の電極が接続されて
いる。電極１６ａ、１６ｂは浮体１４を貫通して海水中
１７に達し海水と接触している。

【００３７】浮体１４の底面にはその底面から垂直下方
に向けて図２に示す隔壁１８を取り付けており、アノー
ド電極１６ａとカソード１６ｂはこの隔壁１８を跨ぐ形
で浮体１４に取り付けられている。図２（ａ）に示す隔
壁１８に関し、内部に矩形の通水路１８ａを形成し、海
水を通水している。矩形の通水路１８ａのアノード側の
面はアニオンは通過させるがカチオンは通過させない機
能を持つアニオン交換膜１８ｂで構成し、カソード側の
面はカチオンは通過させるがアニオンは通過させない機
能を持つカチオン交換膜１８ｃで壁を構成している。

【００３８】太陽電池セル列１５、集気ダクト１９、等
が取り付けられた水面１３ａに浮いている浮体１４の集
合群の上部、及び側部を包囲する透光性薄膜、もしくは
透光性薄板で出来たドーム状構造体２０が水面１３ｂ上
に浮かせて配置されており、浮体１４の上面、および海
面１３ａとドーム状構造体２０の内壁２０ａ間で密閉空
間２１を形成している。

【００３９】浮体の底面の両脇の一部に添って図７
（Ａ）に示すように内圧によって膨張収縮が自在の帯状
浮袋１４ａが取り付けられている。浮袋１４ａは空気等
の気体を給排気することによって膨張収縮するようにな
っており、その各々は独立して気体給排機構１４ｂに流
路的に連結されている。

【００４０】次に実施例５の作用動作について説明す
る。太陽から太陽光２６ａがドーム状構造体２０の上部
から照射されると、ドーム状構造体２０は透光性薄膜も
しくは透光性薄板で構成されているため太陽光２６ａは
これを透過し、透過太陽光２６ｂが太陽電池セル１に照
射される。

【００４１】以下上述した実施例１の段落番号００４２
ないし００３０の記載と同様の作用、動作を行なうこと
によって、海水、あるいは鹹水は淡水化されるが、淡水
生成量は両極からの通電量、すなわち太陽光の受光量に
比例する。太陽光の受光量は前述の式で示されるように
斜めに光を受けると集光量は低減するため、高効率で集
光するためには受光面を常に太陽光に直角に保持する必
要がある。そのため、浮体の底面の両脇に添って空気に
よって収縮膨張可能な浮袋１４ａを固定し、気体給排機
構１４ｂを操作して一方の浮袋１４ａの空気を抜いて収
縮させ、他方の浮袋１４ａに空気を供給して膨張させる
と浮力の差によって図７（Ｂ）に示すように浮体を傾斜
させることが出来る。この操作によって浮体の膨張収縮
を適正に制御することによって太陽光受光面を太陽の方
向に直角に直面させることが出来る。

【００４２】実施例６．図８は本発明に係わる電解装置
の他の実施例を示したものである。同図において、水面
１３ａに浮体１４が浮いており、浮体１４には複数の太
陽電池セル１が列状に取り付けられて太陽電池セル列１
５を形成している。各々の太陽電池セル１にはアノード
電極１６ａとカソード１６ｂの一対の電極が接続されて
いる。電極１６ａ、１６ｂは浮体１４を貫通して水中１
７に達し水と接触している。

【００４３】太陽電池セル１５は透過太陽光２４ａの照
射を受けて、その強度に見合った電気を発生する。発生
した電気はアノード電極１６ａ、カソード１６ｂ、及び
各々の電極間の水が形成する閉回路の中を流れる間に水
を電気分解してアノード電極１６ａで酸素ガス、カソー
ド１６ｂで水素ガスを発生する。

【００４４】発生した酸素ガスと水素ガスは矢印Ａ、Ｂ
に沿って流れるが、複数の太陽電池セル１が形成する太
陽電池セル列１５の相隣る列の間には集気ダクト１９が
配置されているため、浮体１４に設けられた通気孔２７
を通して集気ダクト１９に流れ込む。

【００４５】また列状に配列された隣合う太陽電池セル
列１５のアノード電極１６ａの列、およびカソード電極
１６ｂの列はアノード電極同志、およびカソード電極同
志が向き合うように配列され、浮体１４の底面から垂直
下方に向けて取り付けられている隣合う隔壁板１８が形
成する水域１７ａ、１７ｂには各々同じ極性の電極が配
列されるように形成されているため、隣合う隔壁板１８
が形成する水域１７ａでは酸素ガス、また水域１７ｂで
は水素ガスが単独で発生するため酸素ガスを集める集気
ダクト１９ａ、水素ガスを集める集気ダクト１９ｂで各
々を分離回収するようにしている。

【００４６】電解装置は以上のように構成されており、
水素あるいは酸素等の電解ガスが生成されるが、実施例
５で述べたように生成量は両極からの通電量、すなわち
太陽光の受光量に比例し、太陽光の受光量は前述の式で
示されるように斜めに光を受けると集光量は低減するた
め、高効率で集光するためには受光面を常に太陽光に直
角に保持する必要がある。そのため、浮体の底面の両脇
に添って空気によって収縮膨張可能な浮袋を固定し、一
方の浮袋の空気を抜いて収縮させ、他方の浮袋に空気を
供給して膨張させると浮力の差によって実施例５の図７
と同様に浮体を傾斜させ、浮体の膨張収縮を適正に制御
することによって太陽光受光面を太陽の方向に直角に直
面させる様にしている。

【００４７】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
太陽電池セルを配列するための特別の機械設備や汎用電
力系統に安定した給電を行なうための電気設備、等の高
価な設備を必要としないで太陽エネルギーを安価で安全
な方法で化学エネルギー形態に変換すると共に、特別の
機械部品を使用せずに太陽追尾機能を付加して、太陽光
発電を高効率化するなど、本発明の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電解装置の一実施例を示す縦断
面図である。

【図２】本発明の隔壁の実施例を示す縦断面図であ
る。

【図３】本発明を構成する材料の光学特性例を示す透
過率曲線図である。

【図４】本発明を構成する電気化学素子の構成例を示
す断面図である。

【図５】本発明の実施例を示す系統図である。

【図６】本発明に係る電解装置の他の実施例を示す縦
断面図である。

【図７】本発明の浮体の他の実施例を示す縦断面図で
ある。

【図８】本発明に係る電解装置の別の実施例を示す縦
断面図である。

【図９】従来の太陽電池の構成を示す側断面図、およ
び正面図である。

【図１０】従来の太陽電池による給電系統図である。

【図１１】従来の電気透析法による海水淡水化システ
ム系統図である。

【図１２】従来の太陽追尾機構の構成例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１太陽電池セル５太陽電池
１３水面１４浮体１５太陽電池セル列
１６電極１７水中１８隔壁
１９集気ダクト２０ドーム状構造体２１密閉空間
２２電気化学素子２３プロトン伝導体（固体高分子電解質膜）
２４金属鍍金電極２５直流電源２６太陽光
２７通気孔２８ガス循環器２９ガス循環ダクト
３０循環経路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性の薄膜、もしくは透光性の薄板で
形成されたドーム状構造体を水面上に密閉状の空間が形
成されるように浮かし、その密閉状空間内の水面上に太
陽電池セルを太陽に向けて水面近傍に浮かせて保持する
と共に、太陽光の作用で太陽電池が発生した電気を水中
に導通する電極を有する浮体を浮かばせ、浮体の下面の
下方垂直方向にガス体の流動は阻止するがイオンは選択
的に通過させる隔壁を電極面に平行に設け、その隔壁を
跨ぐように複数の太陽電池セルのアノード電極とカソー
ド電極を揃えて列状に取り付けると共に、相隣る太陽電
池セル列の極性は相隣る太陽電池セル列の隔壁間で同じ
になるように配列した電解装置において、上記隔壁内
部、もしくはその１部に通水路を設けると共に、隔壁の
アノード電極側の面、もしくはその１部はアニオンを選
択的に通過させるアニオン交換膜、カソード電極側の
面、もしくはその１部はカチオンを選択的に通過させる
カチオン交換膜で形成したことを特徴とする電解装置。
【請求項２】隔壁内部の通水路にアノード電極、およ
びカソード電極の面に平行な上下方向に１対、もしくは
複数対のアニオン交換膜とカチオン交換膜を交互に配列
して、通水路を電極面に平行に複数に仕切ったことを特
徴とする請求項１記載の電解装置。
【請求項３】相隣る太陽電池セル列の間に集気ダクト
を浮体に連結して配置し、仕切り壁間で発生する水素ガ
ス、あるいは塩素ガスを分別捕集するようにしたことを
特徴とする請求項１又は請求項２記載の電解装置。
【請求項４】ドーム状構造体の壁面に水素ガスを選択
的に通過させる電気化学素子と、酸素ガスを選択的に通
過させる電気化学素子を複数配設したことを特徴とする
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電解装置。
【請求項５】電気化学素子は固体高分子電解質膜でで
きたブロンド伝導体の両面に網状、もしくは繊維状の金
属鍍金電極を取り付けたものであり、ドーム状構造体内
に漏れ出た水素ガスをドーム外に通過させるように通電
されているものよりなる請求項４記載の電気化学素子を
複数配設した請求項１ないし請求項３のいずれかに記載
の電解装置。
【請求項６】透光性の薄膜、もしくは透光性の薄板で
形勢されたドーム状構造体と水面が密閉状に形成する空
間に水素ガス、塩素ガス、水、等と反応せず、化学的に
安定な不燃ガスを封入したことを特徴とする請求項１な
いし請求項４のいずれかに記載の電解装置。
【請求項７】不燃ガスは窒素ガス、炭酸ガス、あるい
はこれらの混合体である請求項６記載の不燃ガスを封入
した請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電解装
置。
【請求項８】透光性の薄膜、もしくは透光性の薄板で
形成されたドーム状構造体を水面上に密閉状の空間が形
成されるように浮かし、その空間内の水面上に太陽電池
セルを太陽に向けて水面近傍に浮かせて保持すると共
に、太陽光の作用で太陽電池が発生した電気を水中に導
通する電極を有する浮体を浮かばせ、浮体の下面の下方
垂直方向に流体の流動は阻止するがイオンは選択的に通
過させる電気化学的機能膜で形成された流水路を電極面
に平行に設けた電気透析装置、あるいは浮体の下面の下
方垂直方向ガス体の流動を阻止する隔壁を設けて両電極
から発生する電解生成ガスを分離回収する電界装置にお
いて、空気等の気体を給排気することによって膨張収縮
自在の帯状浮体を浮体底面の両脇の一部に取り付けたこ
とを特徴とする太陽光発電による電解装置。
【請求項９】浮体に固体された太陽電池セルの太陽光
受光面が太陽光に直角に向くように膨張収縮自在の帯状
浮体の気体給排気量を制御するようにした請求項８記載
の太陽光発電による電解装置。